关于向心力演示实验研究

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1、2016年中学物理教学论文征集省份名称序号关于向心力实验教学的研究作者姓名崔颖单位北京市朝阳外国语学校（正文第一页）省份名称序号关于向心力实验教学的研究内容提要：本文介绍研究的动机，并说明了如何运用白制的电动转盘演示向心力的实验，通过观察实验现彖，克服了摩擦力提供向心力的教学难点，而且已经进行过教学实践并收到很好效果。在此基础上又继续开发了用以演示向心力与半径、角速度的定性关系。提高学生运用探究实验的科学方法并激发学生学习兴趣、培养学生实事求是的科学态度。主题词：向心力电动转盘摩擦力一、制作动机图1电动转盘实物图粗糙平面图2小螺母在粗

2、糙平面上摩擦力提供向心力是向心力习题课教学的难点之一。此模型取自生活屮的情景，例如自行车拐弯，汽车在平路上拐弯等。这些现象都是摩擦力提供了向心力，习题中也常常出现这些情景，让学生判断向心力來源，求解临界速度等，此类问题是圆周运动中的典型问题。在以往教学屮发现根据理论推导讲解，学生很难理解和接受是摩擦力为物体提供向心力。这也许是因为摩擦力过于抽象，不像绳子拉力、碗壁的支持力那样直观。所以我就制作了这样一个电动转盘，如图1所示，电动转盘转速可以调节，圆盘由两种材质粘合而成，一面较光滑一面较粗糙。让小螺母随圆盘i起转动，对比小螺母在较光滑平

3、面和较粗糙平面的运动，学生观察现象进行对比思考，从而较容易地分析岀摩擦力提供向心力的结论，突破教学难点。并且渗透了用探究实验的科学方法探究问题。二、制作所需主要器材电动机、变速器、圆盘、螺母。三、教学过程老师演示：如图2所示，小螺母在粗糙平面上做圆周运动，并提问：请同学们猜一猜,是什么力提供了向心力？学生回答：可能是摩擦力。老师：其他同学同意么？用什么方法检验一下我们的猜测是否正确呢？图3小螺母在较光滑平面学生讨论回答：去掉摩擦力，看小螺母是否还能做I员I周运动。如果小螺母不能做I员I周运动说明是摩擦力提供了向心力；如果还能做圆周运动

4、，说明不是摩擦力提供向心力。老师：这个方法很好，不过绝对光滑的平而我们找不到，我们可以用一个较光滑的平面试一试，它的摩擦因数也很小。老师演示：如图3所示，小螺母在较光滑平面上无法做圆周运动。从而证明了学生的猜想是正确的。四、教学效果学生从直观的、鲜明的现象对比中很容易地得出摩擦力提供向心力的结论。突破了分析向心力來源的教学难点。并且学生感受了一次用科学的方法研究问题的探究过程，培养了学生敢于猜想、合理设计研究方案的能力，渗透了物理思维和物理方法，从而提高学生的科学素养和科学的钻研精神，激发学生的学习兴趣并养成实事求是的科学态度。这个教

5、具已经连续两年分别在高一年级6个教学班使用,由于注重了知识的生成过程，学生通过观察实验，对比分析得出结论，和前几届学生相比没有再出现反复提问、听不明口的情况，从作业情况来看也很大程度好于Z前没有做过的年级。在探究过程屮，学生表现得不再是眉头紧皴的畏难情绪，而是乐在其屮的兴奋和收获知识的成就感，所以这个教具取得了很好的教学效果。五、后续开发图4演示向心力与半径关系此实验还可演示以卜•内容：（一）、如图4所示，在同一个面上，半径不同的位置放两个相同螺母，当转速达到一定程度，外侧螺母被甩出，内侧螺母仍做圆周运动，可说明角速度相同时，向心力与

6、半径的关系。（二）、在同一个面上，转速较小时，小螺母可以做圆周运动，转速较大时被甩出，由此现象可分析出转速越大，需要的向心力越大，即向心力与角速度的关系。六、进一步设想口前，对于这个实验装置述有一些新想法可以进一步研究。（一）把屮间转轴加长一些，即可做成圆锥摆演示仪，演示圆锥摆的偏角与角速度的定性关系，I员I锥摆向心力与角速度的定性关系等实验。（二）把圆盘换成一金属圆盘，外加一个u形磁铁，制成法拉第圆盘发电机，演示转动切割产生的动生电动势与角速度、导体长度等物理量的关系。